CN108317217A - 一种带有分段线性杆的非线性吸振器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸振装置，特别涉及一种带有分段线性杆的非线性吸振器。本发明的技术方案如下：一种带有分段线性杆的非线性吸振器，包括轴套、紧固螺钉、连接杆、分段线性杆和质量块，所述轴套通过所述紧固螺钉固定连接在转子上；所述质量块为圆盘结构，所述质量块设有中心孔和呈均匀圆周分布的四个直径大小不等的圆孔，所述质量块套装在转子上，所述质量块通过所述连接杆与所述轴套固定连接；所述分段线性杆为四根直径不同的刚度杆，所述分段线性杆的一端与所述轴套固定连接，所述分段线性杆的另一端放置于所述圆孔中并保持与所述圆孔留有间隙。本发明结构简单，抑振频带宽，效果显著。

Description

一种带有分段线性杆的非线性吸振器
技术领域
本发明涉及一种吸振装置，特别涉及一种带有分段线性杆的非线性吸振器。
背景技术
现有技术中，各类高速旋转机械在国民经济中广泛应用。对于旋转机械而言，其核心部件转子系统在运行过程中往往存在振动过大的问题，进而产生巨大的噪声、轴承破坏等严重问题，而共振现象对旋转机械的破坏更为严重，尤其是当旋转机械在过共振频率时振幅会急剧增大，因此会对机器造成严重的危害，不仅影响设备的稳定运行，有些甚至造成灾难性的后果。
目前，吸振方法包括被动抑制和主动抑制两种。被动吸振的结构简单，但是由于结构参数不能调整而造成抑振频带狭窄；主动吸振方法的抑振频率范围大，但是同时造成结构复杂，复杂工况时可靠性下降等问题。
发明内容
本发明提供一种带有分段线性杆的非线性吸振器，通过分段线性杆与质量块的间隙接触产生非线性立方刚度，达到抑振的目的，该装置结构简单，抑振频带宽，效果显著。
本发明的技术方案如下：
一种带有分段线性杆的非线性吸振器，包括轴套、紧固螺钉、连接杆、分段线性杆和质量块，所述轴套通过所述紧固螺钉固定连接在转子上；所述质量块为圆盘结构，所述质量块设有中心孔和呈均匀圆周分布的四个直径大小不等的圆孔，所述质量块套装在转子上，所述质量块通过所述连接杆与所述轴套固定连接；所述分段线性杆为四根直径不同的刚度杆，所述分段线性杆的一端与所述轴套固定连接，所述分段线性杆的另一端放置于所述圆孔中并保持与所述圆孔留有间隙。
所述的带有分段线性杆的非线性吸振器，其中所述分段线性杆的刚度与其直径成正比，刚度大的分段线性杆对应直径大的所述圆孔，所述分段线性杆的刚度越大与所述圆孔的间隙越大。
所述的带有分段线性杆的非线性吸振器，其优选方案为，所述连接杆为四根刚度杆。
本发明的有益效果为：
1.本装置的设计合理，结构简单，应用性强。
2.本装置通过分段线性杆的间隙接触代替了非线性结构，抑振频带宽。
3.本装置通过调整分段线性杆的长度或者间隙的大小，可以很容易地调节非线性，抑振效果明显。
附图说明
图1为带有分段线性杆的非线性吸振器结构图；
图2为带有分段线性杆的非线性吸振器整体应用结构图；
图3为质量块结构图；
图4为带有分段线性杆的非线性吸振器的分段线性工作原理图；
图5为分段线性与非线性拟合曲线图；
图6为不加吸振器的转子系统的幅频响应曲线；
图7为本发明加吸振器后转子系统的幅频响应曲线。
具体实施方式
如图1-3所示，一种带有分段线性杆的非线性吸振器，包括轴套4、紧固螺钉5、连接杆6、分段线性杆3和质量块2，轴套4布置在圆盘8和质量块2之间，且沿转子1轴向位置可调；所述轴套4通过所述紧固螺钉5固定连接在转子1上，随转子1一起转动；所述质量块2为圆盘结构，所述质量块2设有中心孔9和呈均匀圆周分布的四个直径大小不等的圆孔10，四个圆孔10直径分别是5mm、4.5mm、4mm和3.5mm；所述质量块2套装在转子1上，所述质量块2通过所述连接杆6与所述轴套4固定连接；所述分段线性杆3为四根直径不同的刚度杆，所述分段线性杆3的一端与所述轴套4固定连接，所述分段线性杆3的另一端放置于所述圆孔10中并保持与所述圆孔10留有间隙；所述分段线性杆3的刚度与其直径成正比，刚度大的分段线性杆3对应直径大的所述圆孔10，所述分段线性杆3的刚度越大与所述圆孔10的间隙越大；所述连接杆6为四根刚度杆，通过螺母与轴套4及质量块2固定连接。
结合图4所示实现原理，具有立方刚度的非线性弹簧的力与刚度的关系如式(1)所示，分段线性的力与位移的关系如式(2)所示，其中x为位移，y为弹性作用力，k为刚度系数。
y＝kx3(-3≤x≤3) (1)
如图5所示，为分段线性与非线性结构的对比曲线，从图中可以看出，两曲线十分相似，说明了用分段线性杆代替非线性结构的可行性。
如图7所示，从图中可以明显的看出，主系统的振幅由1.2左右降低到0.4以下，而且抑振频带宽，充分说明了本发明带有分段线性杆的非线性吸振器在实际应用中的可行性。
本发明带有分段线性杆的非线性吸振器抑制振动过程如下：当振动过小时，系统的振动幅值小于分段线性杆3与质量块2的相对间隙，此时分段线性杆3与质量块2不接触，只有连接杆6与质量块2相连。相当于一个线性吸振器，抑振效果不是很明显；当振动过大时，分段线性杆3中刚度较小的杆与质量块2相接触，随着第二根、第三根、第四根分段线性杆3与质量块2接触，分段线性杆3代替了非线性立方刚度结构，抑振效果良好。
以上所述，仅为本发明的较佳的实施例，但并非对本发明有任何限制，凡是根据本发明技术是指对上述实施例所做的任何简单修改、变更，均仍属于本发明技术的保护范围内。

Claims (3)

1.一种带有分段线性杆的非线性吸振器，其特征在于，包括轴套、紧固螺钉、连接杆、分段线性杆和质量块，所述轴套通过所述紧固螺钉固定连接在转子上；所述质量块为圆盘结构，所述质量块设有中心孔和呈均匀圆周分布的四个直径大小不等的圆孔，所述质量块套装在转子上，所述质量块通过所述连接杆与所述轴套固定连接；所述分段线性杆为四根直径不同的刚度杆，所述分段线性杆的一端与所述轴套固定连接，所述分段线性杆的另一端放置于所述圆孔中并保持与所述圆孔留有间隙。
2.根据权利要求1所述的带有分段线性杆的非线性吸振器，其特征在于，所述分段线性杆的刚度与其直径成正比，刚度大的分段线性杆对应直径大的所述圆孔，所述分段线性杆的刚度越大与所述圆孔的间隙越大。
3.根据权利要求1所述的带有分段线性杆的非线性吸振器，其特征在于，所述连接杆为四根刚度杆。
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